ansys應力與屈服強度的案例
ANSYS后處理中的應力與屈服準則！
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3、3/2就是為了和簡單拉伸關系對應）。在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
后處理節點應力中x、y、z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度）是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則，屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論（形狀改變比能理論）。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象，形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為，形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因，結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論?？疾旖^對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論（安全第一），其它多用第四強度理論。
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展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3、3/2就是為了和簡單拉伸關系對應）。在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
后處理節點應力中x、y、z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度）是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則，屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論（形狀改變比能理論）。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象，形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為，形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因，結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論。考察絕對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論（安全第一），其它多用第四強度理論。
文章來源： CAE仿真之家
展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則
但這都不是重點，重點是它出現最常用的屈服準則中，原因是它形式簡單，最容易放到計算中去，跟簡單拉伸應力應變關系有直接的對照（在偏量表達式中，mises stress 和effective plastic strain 那些奇怪的2/3、3/2就是為了和簡單拉伸關系對應）。在最常用的associate plasticity law中，屈服面的函數也就是勢函數，所以mises stress在流動準則中也很重要。因此在很多以微裂紋，孔洞為基礎的損傷力學中，它和靜水壓一起可以作為損傷的參數。
后處理節點應力中x、y、z方向應力和第一、二、三主應力就不介紹了，stress intensity（應力強度）是由第三強度理論得到的當量應力，其值為第一主應力減去第三主應力。Von Mises是一種屈服準則，屈服準則的值我們通常叫等效應力。Ansys后處理中"Von Mises Stress"我們習慣稱Mises等效應力，它遵循材料力學第四強度理論（形狀改變比能理論）。
第三強度理論認為最大剪應力是引起流動破壞的主要原因，如低碳鋼拉伸時在與軸線成45度的截面上發生最大剪應力，材料沿著這個平面發生滑移，出現滑移線。這一理論比較好的解釋了塑性材料出現塑性變形的現象，形式簡單，但結果偏于安全。第四強度理論認為，形狀改變比能是引起材料流動破壞的主要原因，結果更符合實際。
一般脆性材料，鑄鐵、石料、混凝土，多用第一強度理論?？疾旖^對值最大的主應力。一般材料在外力作用下產生塑性變形，以流動形式破壞時，應該采用第三或第四強度理論。壓力容器上用第三強度理論（安全第一），其它多用第四強度理論。
文章來源：CAE愛聯盟
展開 屈服強度500Mpa，德國EOS推出高強度3D打印鋁合金材料
EOS Aluminium Al2139 AM據說是EOS公司迄今為止強度最高的鋁合金，將于2022年初用于EOS M 290平臺，其他EOS DMLS系統也將隨之推出。
這種材料在高達200oC的高溫下具有高性能，具有良好的耐腐蝕性，并具有更高的強度特性，允許用戶在不影響強度的情況下生產更輕的零件，EOS稱這一特性將吸引航空、運輸、賽車和太空行業的制造商。
這種材料可以使用單步熱處理工藝，EOS說這種工藝可以為企業節省高達88%的主動熱處理時間。經過熱處理后，Al2139 AM可達到約500Mpa的屈服和抗拉強度，部件可以進行電拋光和陽極氧化處理。
EOS金屬材料公司高級副總裁Sascha Rudolph說："我們一直在努力提高客戶制造的零件性能，同時減少所需的材料數量并簡化生產流程。EOS鋁Al2139 AM是這些努力的結晶，將新材料創新掌握在制造商手中。"
這一消息是在上周的Formnext展會上宣布的，此外，EOS還收購了奧地利金屬材料公司Metalpine的股份，以共同開發環保型金屬粉末。
展開 
材料力學性能解析：屈服強度、強度極限、彈性極限與硬化指數
屈服強度（Yield Strength）
屈服強度是材料在受力過程中開始發生不可逆塑性變形的應力值。
這一概念基于材料的彈塑性行為，即在一定的應力下，材料會發生可逆的塑性變形，而不會永久性地改變形狀。
通過拉伸試驗，我們可以繪制應力-應變曲線，其中屈服強度是曲線上的起點。
數學表達式：
2. 強度極限（Ultimate Strength）
強度極限是材料在極端負載下所能承受的最大應力。
它標志著材料的極限強度，即當材料達到極限狀態時，將無法繼續保持其結構完整。
數學表達式：
3. 材料彈性極限（Elastic Limit）
材料彈性極限是材料在受力后仍能夠恢復原狀的最大應力點。
在這個點之前，材料遵循胡克定律，即應力和應變成正比。超過材料彈性極限后，材料將發生不可逆的塑性變形。
數學表達式：
4. 材料硬化指數（Strain Hardening Exponent）
材料硬化指數描述了材料在塑性變形過程中硬度的增加程度。它是應變硬化率與應變的關系中的指數。硬化指數越大，材料在塑性變形后的硬度增加越快。
數學表達式：
歡迎留言批評指正。如果本文存在不夠清晰或準確之處，請您不吝賜教。
個人學習總結，整理不易，未經本人允許請勿搬運。
展開 『分享』一些鋼的力學性能參數（屈服強度，剪切強度，彈性模量等）
做有限元分析材料參數很重要，發一些材料的力學性能的參數，包括電工硅鋼 普通碳素鋼 碳素結構鋼 碳素工具鋼 優質碳素鋼 合金結構鋼 優質彈簧鋼 等的在常溫下的屈服強度 彈性模量 剪切強度 抗拉強度等力學性能參數。
鼓勵上傳經典自創資料
鋼鐵的力學性能.rar
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
基于ANSYS的裂紋尖端應力強度
a 裂紋尖端應力強度KI研究的意義
b 裂紋尖端KI的計算方法
c 裂紋尖端應力奇異性處理
d ANSYS計算過程及結果
1、裂紋尖端斷裂力學參數研究意義
v 隨著現代高強材料和大型結構的廣泛應用，一些按傳統強度理論和常規方法設計、制造的產品，發生了不少重大斷裂事故。 v20世紀50年代，美國北極星導彈固體燃料發動機發射時發生低應力脆斷。 v1965年，英國某大型合成塔在水壓試驗時斷裂成兩段。 事故調查發現 →斷裂起源于構件中裂紋
va 傳統的強度理論
缺陷：傳統強度理論并沒有考慮材料中是否有缺陷，對有缺陷的材料，對其安全可靠性不能做出正確的判斷。
b v工程中常見的幾種裂紋
K反映了裂紋尖端應力場的強弱程度
c K斷裂準則
為材料的斷裂韌性
(1)確定含裂紋構件的臨界載荷。G，a，KIC → Fc
(2) 確定裂紋的極限尺寸。G，F，KIC → a
(3) 確定帶裂紋構件的安全性。
2、裂紋尖端KI的計算方法
解析法
f(a,w,…)為幾何修正系數
缺陷：適用于幾何簡單的板類，桿類，梁類構件；對于較復雜得構件，無法得到正確的解析解 。
結論：
v驗證了1/4節點處理裂紋尖端奇異性是可以的。 v
在數值法計算中，隨著平板尺寸的增大，KI的值逐漸接近于解析值。
展開 在ANSYS中計算裂縫應力強度因子的技巧
但是curtain在這里想提個忠告，那就是在用ansys算斷裂問題之前，首先要問一下自己到底有沒有讀一本斷裂力學的書，做一做習題。因為ansys本身提供的求解斷裂問題的手段有限，比如對動態斷裂，對裂紋擴展，以及塑性斷裂都沒有提供計算辦法，所以肯定需要自己去編公式編程序（尤其可以其apdl語言）。
應力強度因子是屬于線彈性階段內的，它
適用于脆性材料(如玻璃、陶瓷、巖石和冰)的斷裂和高強度鋼之類的脆性斷裂，此時的裂紋裂紋尖端無塑性變形或無明顯的塑性變形，甚本屬于彈性應力的情況。但對于多數金屬材料而言，裂紋在擴展前，在裂紋端部將有一個塑性區，當此塑性區尺寸很小，即遠小于裂紋尺寸時，此類斷裂稱為小范圍屈服斷裂，用考慮小范圍屈服的塑性修正斷裂準則來討論其斷裂問題，線彈性斷裂力學仍有足夠的精度，居于線彈性斷裂力學納范疇。這種情況可用應力強度因子K進行擴展判據或考慮小范圍屈服修正的斷裂判據來討論其脆斷問題。但在工程中還經常遇到另一類斷裂問題，即所謂大范圍屈服斷裂與全面屈服斷裂問題。例如由中、低強度鋼制成的構件，由于其韌度較高(除了低溫、厚截面或高應變速率情況外)，裂紋在擴展前，其端部的塑性區尺寸已接近甚至超過裂紋尺寸，這類斷裂即屬于大范圍屈服斷裂問題。另外如壓力容器上的接管部位，由于存在很高的局部應力與焊接殘余應力。致使這一地區的材料處于全面屈服狀態，在這種高應變的塑性區中，較小的裂紋也可能擴展而引起斷裂，這類問題屬于全面屈服斷裂問題。大范圍屈服斷裂與全面屈服斷裂均屬于彈塑性斷裂力學范疇，解決彈塑性斷裂問題是彈理性斷裂力學的任務。此時在大范圍屈服條件下能夠定量的裂紋尖端區域彈塑性應力應變場強度的參量并可通過試驗測定并應用于工程的判據主要有COD理論及J積分理論。
展開 Ansys workbench應力集中位置的靜強度評估對比
幾何模型如圖所示，楊氏模量2.1X1011pa，屈服強度355MPa，抗拉強度450MPa，斷后伸長率20%。左邊固定，右邊施加1000N垂直向下的力，計算材料的安全系數。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三、使用名義應力法對倒角最大處求解名義應力
對應力最大位置獲取力矩為37000N*mm，慣性矩為810mm^4，形心距為3mm，抗彎截面系數為300 mm^3。即可獲得最大點處的名義應力為137MPa。安全系數為n2=355/137=2.6。
三、根據《德國FKM強度評估指南》
3.1、
3.8、FKM中材料利用率與安全系數互為倒數，n3=3.4
4、通過對三種分析結果判斷
n3 >n2>n1
3.4 >2.6 >1.89
FKM安全系數最大，收劍解安全系數最小。
展開 專業講述“屈服強度”
屈服階段中出現2個或2個以上的極小值應力，舍去第一個極小值應力，取其余極小值中最小者為下屈服強度。如果只有1個極小值應力，則取為下屈服強度。
屈服階段出現平臺，平臺應力判定為下屈服強度。如出現多個平臺且后者高于前者，取第一個平臺應力為下屈服強度。
下屈服強度一定比上屈服強度低。
屈服強度的意義是什么？
傳統的強度設計方法，對塑性材料，以屈服強度為標準，規定許用應力[σ]=σys/n，安全系數n一般取2或更大，對脆性材料，以抗拉強度為標準，規定許用應力[σ]=σb/n，安全系數n一般取6。
屈服強度不僅有直接的使用意義，在工程上也是材料的某些力學行為和工藝性能的大致度量。例如材料屈服強度增高，對應力腐蝕和氫脆就敏感；材料屈服強度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服強度是材料性能中不可缺少的重要指標。
有哪些因素會影響屈服強度？
影響屈服強度的內在因素有：結合鍵、組織、結構、原子本性。如將金屬的屈服強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。從組織結構的影響來看，可以有四種強化機制影響金屬材料的屈服強度，即固溶強化、形變強化、沉淀強化和彌散強化、晶界和亞晶強化。其中沉淀強化和細晶強化是工業合金中提高材料屈服強度的最常用的手段。在這幾種強化機制中，前三種機制在提高材料強度的同時，也降低了塑性，只有細化晶粒和亞晶，既能提高強度又能增加塑性。
影響屈服強度的外在因素有：溫度、應變速率、應力狀態。隨著溫度的降低與應變速率的增高,材料的屈服強度升高，尤其是體心立方金屬對溫度和應變速率特別敏感，這導致了鋼的低溫脆化。應力狀態的影響也很重要。雖然屈服強度是反映材料的內在性能的一個本質指標，但應力狀態不同，屈服強度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強度一般是指在單向拉伸時的屈服強度。
展開 ANSYS在壓力容器行業的應用-應力強度分析
主應力差：
S
12
=
σ
1
-
σ
2
S
23
=
σ
2
-
σ
3
S
31
=
σ
3
-
σ
1
應力強度：
S
=
Max{|S
12
|,|S
23
|,|S
31
|}
總體一次薄膜應力強度極限為KSm，局部一次薄膜應力強度極限為1.5KSm（對錐殼小端為1.1KSm），一次薄膜加一次彎曲應力強度極限為1.5KSm，一次薄膜應力強度加二次彎曲應力強度極限為3.0Sm，一次+二次+峰值應力強度極限為2Sa。Sm為許用應力強度，Sa為許用應力幅值。K為載荷系數，設計工況下K=1, 液壓試驗工況K=1.25。
應力分析結果
圖5給出了模型在設計工況下的應力分布圖，由圖可知，最大應力值都位于接管N4a與殼體相交外圓角處。
圖5-設計工況下應力分布圖
應力強度評定
圖6~11給出了設計工況下線性化路徑圖。表2給出了線性化結果。
展開 
ANSYS workbench中的應力如何對應四種強度理論？(二)
第三強度理論（最大切應力理論 ）
核心思想：材料破壞由最大切應力引起，當構件內某點的最大切應力達到單向拉伸屈服時的最大切應力（σ?/2）時，材料屈服。
ANSYS 中表達式：
等效應力 σ? = σ? - σ?
（σ?為最大主應力，σ?為最小主應力，取兩者差值）
適用場景：塑性材料（如鋼、鋁）的屈服判斷，計算簡單，偏于安全，工程中廣泛應用
ANSYS 中表達式1：(s1-s3)/2
ANSYS 中表達式2：sint
ANSYS 中表達式3：默認的intensity
4. 第四強度理論（形狀改變比能理論 /von Mises 準則）
核心思想：材料破壞由形狀改變比能（單位體積內因形狀變化儲存的能量）引起，當形狀改變比能達到單向拉伸屈服時的形狀改變比能時，材料屈服。
ANSYS 中表達式：
等效應力 σ? = √[(σ?-σ?)2 + (σ?-σ?)2 + (σ?-σ?)2]/√2
（綜合三個主應力的平方差，更接近塑性材料的實際屈服行為）
適用場景：塑性材料的屈服判斷，比第三強度理論更符合實驗結果，是 ANSYS 中默認且最常用的強度理論（如結構設計、有限元分析常規校核）。
ANSYS 中表達式1：(0.5*((sx-sy)^2+(sy-sz)^2+(sz-sx)^2)+3*(sxy^2+sxz^2+syz^2))^0.5
ANSYS 中表達式2：(0.5*((s1-s2)^2+(s2-s3)^2+(s3-s1)^2))^0.5
ANSYS 中表達式3：seqv
總結
在 Workbench 的后處理中，可直接查看對應理論的等效應力云圖，快速判斷結構是否滿足強度要求。
展開 技術 | 屈服強度900MPa級高強鋼焊接工藝
摘要:針對煤礦機械用屈服強度900MPa級高強鋼板焊接工藝特點，研究了該鋼材焊接熱影響區組織轉變規律、焊接冷裂紋敏感性及焊接工藝參數對焊接接頭組織性能的影響。結果表明，SHT900D鋼有較強的淬硬傾向，焊接過程中應采取必要的措施防止焊接冷裂紋的產生；焊接工藝參數對焊接接頭組織和性能均有一定的影響，為確保焊接質量，應合理控制焊接熱輸入量及焊道間溫度。研究成果已成功應用于高端液壓支架的焊接。
一、前言
隨著國內綜合采煤機械化水平的不斷提升，高端液壓支架需求量不斷增大，為實現支架高強度和高可靠性要求，同時又盡量減輕支架重量，方便井下運輸和安裝，支架用鋼材的強度也愈來愈高。為保證高端液壓支架焊接接頭的綜合力學性能滿足高強度高可靠性的設計及使用要求，達到國際先進水平。
鄭州煤礦機械集團有限公司與哈爾濱焊接研究所合作對高端液壓支架上使用的屈服強度900MPa級高強鋼板的焊接性、配套焊接材料及焊接工藝進行了研究，同時根據液壓支架推移框架的結構特點，對SHT900D鋼焊接的焊接工藝及接頭性能進行了試驗與評定。
二、試驗材料及試驗方法
試驗用屈服強度900MPa級高強鋼板SHT900D由上海三鋼有限責任公司生產，交貨狀態為調質，鋼板厚度20mm。試驗鋼板的化學成分及力學性能見表1 。
SHT900D鋼配套焊接材料選用德國DRAHTZUGSTEIN公司生產的1.2mmMEGAFIL1100M無縫藥芯焊絲，該焊絲符合美國AWSA5.28E120CG標準要求，采用80%Ar+20%CO2氣體保護焊熔敷金屬力學性能及擴散氫含量見表2。
展開 ABAQUS中mises應力云圖顯示的最大值還不到屈服應力值為啥還有PEEQ值
ABAQUS中mises應力云圖顯示的最大值還不到屈服應力值為啥還有PEEQ值，PEEQ云圖有變形值
《Science》北科大等合作研制出：屈服強度2.2GPa的超級鋼！
具有超高強度的金屬材料通常應用于汽車、航空及國防工業，但在極高載荷等茍刻條件下應用的結構材料除了要求超高強度，通常也要求良好的延展性和韌性，以便能夠實現零部件精準成型，并可防止出現材料和部件的意外失效。然而，材料的強度和延展性之間常常是魚和熊掌的關系，通常的方法難以同時提高強度和延展性。比如陶瓷、非晶材料具有很高的硬度和強度，但幾乎沒有延展性。而如何通過工業上常用的加工工藝，獲得同時具有超高強度和高延展性的金屬材料，一直是科學界和工業界具有高度挑戰性的研發目標，尤其是屈服強度進入2GPa的超高范圍時，進一步改善材料延展性的難度幾乎是成倍提高。
鋼鐵材料是人類社會使用量最大、使用歷史悠久的金屬材料，與其他金屬材料相比，其工業生產效率和自動化程度都要遠超過其他金屬材料，因此如何得到強韌性更高的超級鋼是人類社會進入鐵器時代以來孜孜以求的目標。2017年08月24日美國《Science》期刊發表了由京港臺三地的鋼鐵科學家發明的D&P超級鋼，就是這一從未停滯的夢想的一次成功嘗試，實現了屈服強度超過2GPa的鋼鐵材料延展性的顯著提升。這是北科大在超高強鋼領域又一次突破（查看：《Nature》北科大研制出2.2GPa超高強鋼！塑性良好，大幅削減成本。）
論文鏈接：http://science.sciencemag.org/content/early/2017/08/23/science.aan0177
該超級鋼首先實現了力學性能上的巨大躍升，達到前所未有的2.2GPa屈服強度和16%的均勻延伸率。對比于現有的金屬材料，此次研發的D&P鋼具有最優的強度和延展性的結合，在大部分屈服強度高于2.0GPa以上的金屬材料中，此次所研發的D&P鋼具有不可比擬的延展性（見下圖1）。
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